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基于变容二极管的天线可调谐阻抗匹配网络研究

基于变容二极管的天线可调谐阻抗匹配网络研究

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作者：李悦琳大连交通大学

学位级别：硕士

天线是无线通信系统中一个重要组成部分,其阻抗值会随着天线所处环境的不同而变化,因此需要利用阻抗匹配网络使天线与信号源实时匹配。分布参数匹配网络更适用于高频,因此本文主要对天线的分布参数匹配网络进行研究,研究的主要工作如下... 详细信息

天线是无线通信系统中一个重要组成部分,其阻抗值会随着天线所处环境的不同而变化,因此需要利用阻抗匹配网络使天线与信号源实时匹配。分布参数匹配网络更适用于高频,因此本文主要对天线的分布参数匹配网络进行研究,研究的主要工作如下:提出了学习因子随权重系数变化的改进粒子群算法。研究了算法中的粒子个数、终止迭代次数、权重系数以及学习因子对算法收敛效果的影响,分析可知改进PSO可以有效避免算法陷入局部最优解。利用改进PSO算法对天线双分支阻抗匹配网络进行参数优化,可知改进PSO算法在30代收敛,参数优化后天线在900MHz处的回波损耗S11为-32.88dB。与基本PSO算法相比提前10代收敛,S11值下降更多。改进PSO算法性能优于基本PSO算法,改进方法具有可行性。对单分支阻抗匹配网络进行研究,在网络的开路支节处添加变容二极管形成可调谐单分支匹配网络。仿真结果表明:利用可调谐单分支匹配网络可以实现天线阻抗实部在9.8Ω到13.8Ω,虚部在-62Ω到-74Q变化范围内的阻抗匹配。当偏置电压为5V时,天线在900MHz处谐振,S[1为-33.953dB;原始天线的VSWR在20.23到84.97之间波动。通过实物测试可得当偏置电压为2V时,天线在955MHz处谐振,S11为-28.97dB;加载匹配网络后的天线VSWR在1.117到1.538之间波动,匹配效果良好。对三分支阻抗匹配网络进行研究,在三个开路支节处分别添加变容二极管形成可调谐三分支匹配网络。仿真验证匹配网络可以实现阻抗实部从1.8Ω到51.8Ω,虚部从-50Ω到-100Ω变化范围内的阻抗匹配,匹配范围远大于可调谐单分支匹配网络。当三个变容二极管的偏置电压分别为7V、2.5V和2.5V时,仿真可得天线在900MHz处谐振,S11为-36.463dB,原始天线的VSWR在24.995到26.937之间波动;实测天线在980MHz处谐振,S11为-28.997dB;加载匹配网络后天线的VSWR在1.074到1.732之间波动。当偏置电压变化时,实测与仿真的频率偏移量变化趋势大致相同。

关键词：分布参数可调谐阻抗匹配网络变容二极管

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